Ταχυόνια, σωματίδια πιο γρήγορα από το φως

Συνήθως θεωρείται αδύνατο για οποιοδήποτε αντικείμενο να ταξιδεύει ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός. Γιατί; Διότι αν ένα αντικείμενο μπορούσε να το κάνει αυτό, ίσως θα παραβίαζε την αιτιότητα, την αρχή ότι η αιτία πάντα προηγείται του αποτελέσματος.

Για να το καταλάβουμε αυτό, ας φανταστούμε ότι μπορούμε να οικοδομήσουμε ένα φρίσμπι που κάθε φορά που εκτοξεύουμε εκτοξεύει με ταχύτητα δεκαπλάσια του φωτός. Τώρα ας φανταστούμε ότι έχουμε δύο φυσικούς, τη Μόνικα και τη Σουζάνα, που αποφάσισαν να δοκιμάσουν αυτό το Frisbee. Στέκονται σε απόσταση περίπου εκατό μέτρων μεταξύ τους και η Μόνικα είναι αυτή που ρίχνει το ξωτικό στη Σουζάνα, που το σηκώνει. Τι θα έβλεπε η Σουζάνα;

Επειδή ο δίσκος ταξιδεύει πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός, τα φωτεινά σήματα που βγαίνουν αναπηδούν από την επιφάνεια του Frisbee. Θα κινούνται πιο αργά από το ίδιο το Frisbee. Αυτή είναι λοιπόν η σειρά των γεγονότων που θα παρατηρήσει η Σουζάνα. Πρώτα θα δείτε το Frisbee να εμφανίζεται ξαφνικά στα χέρια σας. Στη συνέχεια θα δει τον δίσκο ακριβώς μπροστά της, λίγο πριν τον σηκώσει. Στη συνέχεια, ο δίσκος θα εμφανιστεί στα 25 μέτρα, μετά στα 50 και μετά στα 75 για να τελειώσει το πώς το Frisbee φεύγει από το χέρι της Monica. Έτσι, για τη Susana, η σειρά των γεγονότων θα εμφανιστεί αντίστροφη στο χρόνο, παραβιάζοντας το αρχή της αιτιότηταςαφού η αιτία (ρίψη του Frisbee) επέρχεται μετά το αποτέλεσμα (πιάνοντας το Frisbee).

Ποια σειρά γεγονότων είναι αληθινή; Αυτό που είδε η Σουζάνα ή αυτό που υπαγορεύει η λογική; Αυτό είναι το παράδοξο που δημιουργείται από τη φύση του φωτός και της επικοινωνίας. Κάθε τι που περνάει από τη δική του εικόνα φτάνει σε έναν συγκεκριμένο προορισμό πριν το σήμα του. Επομένως, τα σήματα από το παρελθόν θα συνεχίσουν να φτάνουν πολύ μετά την άφιξη του αντικειμένου, που σημαίνει ότι έχουμε μια εικόνα της κίνησης του αντικειμένου προς τα πίσω στο χρόνο. Εν τω μεταξύ, αν οδηγούσαμε το Frisbee θα βλέπαμε ότι ο χρόνος περνά μπροστά, δεν θα βλέπαμε τίποτα το εξαιρετικό: η πραγματικότητα και η εικόνα της βρίσκονται σε σαφή αντίφαση.

περίεργες επικοινωνίες

Οι αντιφάσεις που εμφανίζονται στην επικοινωνία με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός εμφανίζονται αν αναλογιστούμε την ύπαρξη και τη φύση του τάχυοντα υπερφωτεινά σωματίδια των οποίων η ύπαρξη υποστηρίχθηκε το 1967 από τον φυσικό Gerald Feinberg στο άρθρο με τίτλο Δυνατότητα σωματιδίων πιο γρήγορα από το φως. Για να τα ονομάσει – το όνομα προέρχεται από το ελληνικό “γρήγορο” – εμπνεύστηκε από την ιστορία επιστημονικής φαντασίας Beep που δημοσίευσε ο James Blish το 1954 και της οποίας δημιούργησε μια μεγαλύτερη έκδοση το 1973 με τίτλο The Quincunx of Time. Στην εργασία του, ο Feinberg πρότεινε ότι τα σωματίδια ταχυονίου θα μπορούσαν να σχηματιστούν από τις διεγέρσεις του α κβαντικό πεδίο με φανταστική μάζα.

Ωστόσο, ο Φάινμπεργκ δεν ήταν ο πρώτος που αποτόλμησε την ύπαρξή του. Η πρώτη υπόθεση για τα ταχύτερα από το φως σωματίδια συνήθως αποδίδεται στον φυσικό Arnold Sommerfeld, ο οποίος, το 1904, τα ονόμασε «μετασωματίδια». Και δύο δεκαετίες αργότερα, το 1924, ο Ρώσος Lev Yakovlevich Strum το έκανε προσπαθώντας να λύσει τα ακόλουθα προβλήματα που σχετίζονται με τον Αϊνστάιν: η αντίφαση που προκύπτει κατά τον ορισμό των εννοιών «πριν» και «μετά» όταν η έννοια της ταχύτητας εισάγεται υπερφωτεινή και το πρόβλημα της «αρνητικής ενέργειας» – που εμφανίζεται όταν εξετάζουμε τις υπερφωτεινές ταχύτητες στη σχετικότητα -. Ο Στρουμ συνέχισε να εργάζεται σε αυτόν τον τομέα, αλλά μια δεκαετία αργότερα, την 1η Δεκεμβρίου 1934, συνελήφθη κατηγορούμενος ότι ανήκε σε τροτσκιστική τρομοκρατική οργάνωση και καταδικάστηκε σε θάνατο με πυροβολισμό.

Στα χρόνια που ακολούθησαν την εργασία του Φάινμπεργκ, τα ταχυόνια έγιναν διάσημα πρόσωπα στη θεωρητική φυσική. Έχουν γίνει επίσης πειράματα για τον εντοπισμό τους, χωρίς όμως αποτέλεσμα. Τα ταχυόνια δεν εμφανίστηκαν.

Το τηλέφωνο αντιταχύων

Όμως η θεωρητική εργασία δεν πτοήθηκε και τέσσερα χρόνια μετά τη γέννησή της, οι φυσικοί G. Benford, D. Book και W. Newcomb δημοσίευσαν ένα σημαντικό άρθρο με τίτλο Το ταχυώνιο αντίφωνο. Σε αυτό απέδειξαν ότι η χρήση ταχυονίων για επικοινωνία παρήγαγε λογικές παραβιάσεις και αντιφάσεις αιτιότητας.

Για να γίνει αυτό, αυτοί οι φυσικοί χρησιμοποίησαν αυτό που ήταν γνωστό από το 1917 ως το Το παράδοξο του Τόλμαν: η αποστολή σημάτων με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτή του φωτός συνεπάγεται επικοινωνία με το παρελθόν (είναι περίεργο να θυμηθούμε ότι αυτό το παράδοξο ήταν η βάση και του μυθιστορήματος επιστημονικής φαντασίας Χρονοτοπίο που έγραψε ο ίδιος ο Γκρέγκορι Μπέντφορντ ως βασισμένος στην ταινία του μάγου τρόμου Τζον Κάρπεντερ ΠΡΙΓΚΙΠΑΣ του σκότους). Εξ ου και το όνομα αντι-τηλέφωνο γιατί με αυτό θα μπορούσε κανείς να στείλει ένα μήνυμα στο παρελθόν κάποιου άλλου.

Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι τόσο ο Θερβάντες όσο και ο Χόρχε Μανρίκε έχουν ένα τηλέφωνο tachyon. Ο Θερβάντες γράφει τον Δον Κιχώτη, τον διαβάζει στον Μανρίκε και αυτός τον αντιγράφει και τον δημοσιεύει. Ιστορικά, ο Δον Κιχώτης εμφανίζεται πολλά χρόνια πριν γεννηθεί ο Θερβάντες, αλλά το στυλ και η γλώσσα είναι του Θερβάντες. Πώς μπορώ τυπώστε ένα βιβλίο πριν γεννηθεί ο συγγραφέας?

Πιο ανεπαίσθητα παράδοξα εμφανίζονται αν έχουμε να κάνουμε με γεγονότα που εξαρτώνται το ένα από το άλλο. Ας φανταστούμε ότι η Mamen και η Esther κληρονόμησαν τέτοια τηλέφωνα, αλλά τώρα τα μηνύματα φτάνουν μόνο μια ώρα καθυστέρηση: αν σταλεί ένα μήνυμα στις τρεις, θα ληφθεί στις δύο. Και οι δύο αποφασίζουν να ζητήσουν από τη Mamen να στείλει ένα μήνυμα για τρία άτομα, αν δεν έχει ήδη λάβει ένα από την Esther. Από την άλλη, η Esther θα στείλει ένα λίγο μετά τις δύο, αν λάβει το Mamen’s στις δύο. Θα στείλει το μήνυμα η Εσθήρ; Σε αυτή την περίπτωση η αιτία βρίσκεται στο μέλλον. Το αν η Esther θα στείλει το μήνυμά της σε δύο εξαρτάται από το αν η Mamen θα στείλει το δικό της σε τρεις. Και το πιο παράδοξο, η Mamen θα το κάνει αν δεν λάβει το Esther’s: Η επικοινωνία θα γίνει αν δεν γίνει.

Βιβλιογραφικές αναφορές: